CN106468661A - 一种尿检试纸彩色成像相关性检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种尿检试纸彩色成像相关性检测方法及系统，方法包括：接收第一彩色图像。尿液反应试纸颜色信息归一化。校正尿液影响。接收第二彩色图像。质控品反应试纸颜色信息归一化。校正尿液质控品颜色影响。检测相关性，确定浓度。该方法以白色底板、无试剂校正白色块颜色信息为基准，扣除了光照环境、传感器响应及传感器图像算法、尿液颜色对检测的影响。

Description

一种尿检试纸彩色成像相关性检测方法及系统

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及尿检试纸彩色成像相关性检测方法及系统。

背景技术

干化学试纸颜色识别技术，应用于医疗诊断的尿检仪器通常利用两个或三个特定波长的单色光源照射尿检试纸，测量试纸各检测项目色块反射光强，通过光强区分尿样在试纸上引起的色变程度，结合临床经验给出某一个尿液成分的数值。这种以反射光强度来决定色变程度，强烈依赖于单色光源的特性，虽然可通过定期对单色光源进行校准来减小误差，但光源老化不仅带来辐射强度衰减，而且其辐射光谱也发生改变，对试纸的反射光强带来影响。此外，利用试纸反射光强进行识别，需要封闭的光照环境，仪器设备体积较大，便携性不足。

尿液成分检测颜色测量技术，随着彩色成像技术及图像处理技术的快速发展，利用RGB彩色传感器可以快速获得试纸的颜色信息并进行快速分析识别。目前采用的基于计算机视觉的快速量化比色的方法，需要把试纸与比色卡放置于相同的光照环境中，环境光的不均匀将对试纸颜色识别带来严重的干扰。因此，该方法需要比色卡和严格的光照环境、操作复杂、抗干扰能力差。

尿检试纸YUV颜色空间分析技术，基于YUV 彩色模型，用反应后试纸颜色与在理想条件下制定颜色标准库对比，推断出结果，这种方法同样需要标准色库和均匀光照，受环境变化的影响大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种尿检试纸彩色成像相关性检测方法，该方法或系统利用尿检试纸的白色底板及无试剂白色校正色块作为漫反射白板。以白色底板颜色信息为基准对反应试纸的颜色信息进行归一化，扣除了光照环境、传感器响应及传感器图像算法带来的影响；并且以无试剂校正白色块的颜色信息为基准，去除了尿液颜色对检测的影响。

为了实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种尿检试纸彩色成像相关性检测方法，包括以下步骤：

接收第一彩色图像：接收与尿液反应后的尿液反应试纸的第一彩色图像。

尿液反应试纸颜色信息归一化：根据第一彩色图像获取尿液反应试纸的各试剂色块、无试剂白色校正色块、白色底板的颜色信息；并以尿液反应试纸的白色底板的颜色信息为基准，对尿液反应试纸的各试剂色块的颜色信息进行归一化。

校正尿液影响：以尿液反应试纸的无试剂白色校正色块的颜色信息为基准，校正尿液颜色对尿液反应试纸的各试剂色块的颜色信息归一化值的影响。

接收第二彩色图像：采用若干个尿检试纸与若干个浓度级的尿液质控品一一反应；接收反应后的每个质控品反应试纸的第二彩色图像。

质控品反应试纸颜色信息归一化：根据每个第二彩色图像获取每个质控品反应试纸的各试剂色块、无试剂白色校正色块、白色底板的颜色信息；并以质控品反应试纸的白色底板的颜色信息为基准，对每个质控品反应试纸的各试剂色块的颜色信息进行归一化。

校正尿液质控品颜色影响：以质控品反应试纸的无试剂白色校正色块的颜色信息为基准，校正每个尿液质控品颜色对质控品反应试纸的各试剂色块的颜色信息归一化值的影响。

检测相关性，确定浓度：检测校正后的尿液反应试纸与每个二尿检试纸的颜色信息归一化值的相关性，确定尿液中被测项目的浓度。

进一步地，尿液反应试纸颜色信息归一化包含以下步骤：

获取尿液反应试纸的试剂色块的三基色数值：对第一彩色图像进行取样和量化，获取尿液反应试纸上的各试剂色块的三基色数值。

获取尿液反应试纸的白色底板的三基色数值：根据取样和量化后的第一彩色图像获取尿液反应试纸上的白色底板的三基色数值。

尿液反应试纸的试剂色块的三基色数值归一化：以尿液反应试纸上的白色底板的三基色数值为基准，分别对尿液反应试纸上的各试剂色块的三基色数值进行归一化。

进一步地，校正尿液影响包含以下步骤：

获取尿液反应试纸的无试剂白色校正色块的三基色数值：根据取样和量化后的第一彩色图像获取尿液反应试纸上的无试剂白色校正色块的三基色数值。

尿液反应试纸的无试剂白色校正色块的三基色数值归一化：以尿液反应试纸上的各试剂色块的三基色数值为基准，分别对无试剂白色校正色块的三基色数值进行归一化。

获取尿液反应试纸的试剂色块的三基色的分量值：将归一化的无试剂白色校正色块的三基色数值与各试剂色块的三基色数值相乘，去除尿液自身颜色对尿液反应试纸上的各试剂色块的三基色数值的影响，得到尿液反应试纸上的各试剂色块的三基色的分量值。

进一步地，质控品反应试纸颜色信息归一化包含以下步骤：

获取质控品反应试纸的试剂色块的三基色数值：对每个第二彩色图像进行取样和量化，获取每个质控品反应试纸上的各试剂色块的三基色数值。

获取质控品反应试纸的白色底板的三基色数值：根据每个取样和量化后的第二彩色图像，获取每个质控品反应试纸上的白色底板的三基色数值。

质控品反应试纸的试剂色块的三基色数值归一化：逐一以每个质控品反应试纸上的白色底板的三基色数值为基准，对每个质控品反应试纸上的各试剂色块的三基色数值进行归一化。

进一步地，校正尿液质控品颜色影响包含以下步骤：

获取质控品反应试纸的无试剂白色校正色块的三基色数值：根据每个取样和量化后的第二彩色图像得到每个质控品反应试纸上的无试剂白色校正色块的三基色数值。

质控品反应试纸的无试剂白色校正色块的三基色数值归一化：逐一以每个质控品反应试纸上的各试剂色块的三基色数值为基准，对每个质控品反应试纸上的无试剂白色校正色块的三基色数值进行归一化。

获取质控品反应试纸的试剂色块的三基色的分量值：将归一化的无试剂白色校正色块的三基色数值与各试剂色块的三基色数值相乘，去除尿液质控品颜色对质控品反应试纸上的各试剂色块的三基色数值的影响，得到质控品反应试纸上的各试剂色块的三基色的分量值。

进一步地，检测相关性，确定浓度包含以下步骤：

检测尿液被测试项目相关性：将尿液反应试纸上的任意一色块的三基色的分量值逐一与每个质控品反应试纸上相同项目色块的三基色的分量值进行相关性检测。

确定尿液被测试项目浓度：比较并确定各相关性检测值中的最大值，最大的相关性检测值对应的尿液质控品浓度即为尿液中被测试项目的浓度。

一种尿检试纸彩色成像相关性检测系统，包括：

第一彩色图像接收模块，用于接收与尿液反应后的尿液反应试纸的第一彩色图像。

尿液反应试纸颜色信息归一化模块，用于根据第一彩色图像获取尿液反应试纸的各试剂色块、无试剂白色校正色块、白色底板的颜色信息；并以尿液反应试纸的白色底板的颜色信息为基准，对尿液反应试纸的各试剂色块的颜色信息进行归一化。

尿液影响校正模块，用于以尿液反应试纸的无试剂白色校正色块的颜色信息为基准，校正尿液颜色对尿液反应试纸的各试剂色块的颜色信息归一化值的影响。

第二彩色图像接收模块，用于接收反应后的每个质控品反应试纸的第二彩色图像。

质控品反应试纸颜色信息归一化模块，用于根据每个第二彩色图像获取每个质控品反应试纸的各试剂色块、无试剂白色校正色块、白色底板的颜色信息；并以质控品反应试纸的白色底板的颜色信息为基准，对每个质控品反应试纸的各试剂色块的颜色信息进行归一化。

尿液质控品颜色影响校正模块，用于以质控品反应试纸的无试剂白色校正色块的颜色信息为基准，校正每个尿液质控品颜色对质控品反应试纸的各试剂色块的颜色信息归一化值的影响。

相关性检测模块，用于检测校正后的尿液反应试纸与每个二尿检试纸的颜色信息归一化值的相关性，确定尿液中被测项目的浓度。

进一步地，尿液反应试纸颜色信息归一化模块包含：

尿液反应试纸试剂色块三基色数值获取单元，用于对第一彩色图像进行取样和量化，获取尿液反应试纸上的各试剂色块的三基色数值。

尿液反应试纸白色底板三基色数值获取单元，用于根据取样和量化后的第一彩色图像获取尿液反应试纸上的白色底板的三基色数值。

尿液反应试纸试剂色块三基色数值归一化单元，用于以尿液反应试纸上的白色底板的三基色数值为基准，分别对尿液反应试纸上的各试剂色块的三基色数值进行归一化。

进一步地，尿液影响校正模块包含：

尿液反应试纸无试剂白色校正色块三基色数值获取单元，用于根据取样和量化后的第一彩色图像获取尿液反应试纸上的无试剂白色校正色块的三基色数值。

尿液反应试纸无试剂白色校正色块三基色数值归一化单元，用于以尿液反应试纸上的各试剂色块的三基色数值为基准，分别对无试剂白色校正色块的三基色数值进行归一化。

尿液反应试纸试剂色块三基色分量值获取单元，用于将归一化的无试剂白色校正色块的三基色数值与各试剂色块的三基色数值相乘，去除尿液自身颜色对尿液反应试纸上的各试剂色块的三基色数值的影响，得到尿液反应试纸上的各试剂色块的三基色的分量值。

进一步地，质控品反应试纸颜色信息归一化模块包含：

质控品反应试纸试剂色块三基色数值获取单元，用于对每个第二彩色图像进行取样和量化，获取每个质控品反应试纸上的各试剂色块的三基色数值。

质控品反应试纸白色底板三基色数值获取单元，用于根据每个取样和量化后的第二彩色图像，获取每个质控品反应试纸上的白色底板的三基色数值。

质控品反应试纸试剂色块三基色数值归一化单元，用于逐一以每个质控品反应试纸上的白色底板的三基色数值为基准，对每个质控品反应试纸上的各试剂色块的三基色数值进行归一化。

进一步地，尿液质控品颜色影响校正模块包含：

质控品反应试纸无试剂白色校正色块三基色数值获取单元，用于根据每个取样和量化后的第二彩色图像得到每个质控品反应试纸上的无试剂白色校正色块的三基色数值。

质控品反应试纸无试剂白色校正色块三基色数值归一化单元，用于逐一以每个质控品反应试纸上的各试剂色块的三基色数值为基准，对每个质控品反应试纸上的无试剂白色校正色块的三基色数值进行归一化。

质控品反应试纸试剂色块三基色分量值获取单元，用于将归一化的无试剂白色校正色块的三基色数值与各试剂色块的三基色数值相乘，去除尿液质控品颜色对质控品反应试纸上的各试剂色块的三基色数值的影响，得到质控品反应试纸上的各试剂色块的三基色的分量值。

进一步地，相关性检测模块包含：

尿液被测试项目相关性检测单元，用于将尿液反应试纸上的任意一色块的三基色的分量值逐一与每个质控品反应试纸上相同项目色块的三基色的分量值进行相关性检测。

尿液被测试项目浓度确定单元，用于比较并确定各相关性检测值中的最大值，最大的相关性检测值对应的尿液质控品浓度即为尿液中被测试项目的浓度。

本发明的有益效果：

该方法或系统利用尿检试纸的白色底板及无试剂白色校正色块作为漫反射白板；以白色底板颜色信息为基准对反应试纸的颜色信息进行归一化，扣除了光照环境、传感器响应及传感器图像算法带来的影响；并且以无试剂校正白色块的颜色信息为基准，去除了尿液颜色对检测的影响。采用彩色成像的方式，便携性好、操作灵活，特别有利于移动终端如智能手机摄像头采集尿检反应试纸图像并进行分析。

附图说明

图1为本发明的方法的流程示意图。

图2为本发明的系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。

实施例1：

如图1所示，一种尿检试纸彩色成像相关性检测方法，包括以下步骤：

接收第一彩色图像(S1)：接收与尿液反应后的尿液反应试纸的第一彩色图像。

尿液反应试纸颜色信息归一化(S2)：根据第一彩色图像获取尿液反应试纸的各试剂色块、无试剂白色校正色块、白色底板的颜色信息；并以尿液反应试纸的白色底板的颜色信息为基准，对尿液反应试纸的各试剂色块的颜色信息进行归一化。

校正尿液影响(S3)：以尿液反应试纸的无试剂白色校正色块的颜色信息为基准，校正尿液颜色对尿液反应试纸的各试剂色块的颜色信息归一化值的影响。

接收第二彩色图像(S4)：采用若干个尿检试纸与若干个浓度级的尿液质控品一一反应；接收反应后的每个质控品反应试纸的第二彩色图像；

质控品反应试纸颜色信息归一化(S5)：根据每个第二彩色图像获取每个质控品反应试纸的各试剂色块、无试剂白色校正色块、白色底板的颜色信息；并以质控品反应试纸的白色底板的颜色信息为基准，对每个质控品反应试纸的各试剂色块的颜色信息进行归一化。

校正尿液质控品颜色影响(S6)：以质控品反应试纸的无试剂白色校正色块的颜色信息为基准，校正每个尿液质控品颜色对质控品反应试纸的各试剂色块的颜色信息归一化值的影响。

检测相关性，确定浓度(S7)：检测校正后的尿液反应试纸与每个二尿检试纸的颜色信息归一化值的相关性，确定尿液中被测项目的浓度。

本发明使用的尿检试纸的底板为白色，并且在尿检试纸上增加一个无试剂白色校正色块。利用白色底板及无试剂白色校正色块作为漫反射白板。获取白色底板、无试剂校正白色块以及尿液质控品各浓度反应试纸的颜色信息；以白色底板颜色信息为基准对反应试纸的颜色信息进行归一化，扣除了光照环境、传感器响应及传感器图像算法带来的影响。并且以无试剂校正白色块的颜色信息为基准，去除尿液颜色对检测的影响。良好的照度有利于获得高信噪比的图像，减少S1和S4中颜色失真。尿液反应试纸与质控品反应试纸为同一种尿检试纸。

具体地，尿液反应试纸颜色信息归一化(S2)包含以下步骤：

获取尿液反应试纸的试剂色块的三基色数值(S21)：对第一彩色图像进行取样和量化，获取尿液反应试纸上的各试剂色块的三基色数值。

获取尿液反应试纸的白色底板的三基色数值(S22)：根据取样和量化后的第一彩色图像获取尿液反应试纸上的白色底板的三基色数值。

尿液反应试纸的试剂色块的三基色数值归一化(S23)：以尿液反应试纸上的白色底板的三基色数值为基准，分别对尿液反应试纸上的各试剂色块的三基色数值进行归一化。

对第一彩色图像进行取样和量化，获取尿液反应试纸上各试剂色块及白色底板的三基色数值。图像在空间上的离散化称为取样，即使空间上连续变化的图像离散化，也就是用空间上部分点的灰度值来表示图像，这些点称为样点（或像素、像元、样本）。对样点灰度级值的离散化过程称为量化，也就是对每个样点值数字化，使其和有限个可能电平数中的一个对应，即使图像的灰度级值离散化。在不同的光照环境以及采用的传感器响应的差别，相同尿检试纸的彩色图像的颜色信息存在差异；相同的传感器，采用不同的白平衡算法所得的尿检试纸色块图像的颜色信息也不同。采用白色底板定标的方法对颜色信息进行归一化处理。利用获得的第一彩色图像，读取尿液反应试纸上各试剂色块的红、绿、蓝三基色Ri、Gi、Bi数值（其中i表示不同的色块）。同时读取白色底板三基色R0、G0、B0数值。令ri=Ri/R0、gi=Gi/ G0、bi=Bi/ B0，则ri、gi、bi值始终是相对于白色底板的归一化值，消除了光照环境、传感器响应及传感器白平衡等算法的影响。

具体地，校正尿液影响(S3)包含以下步骤：

获取尿液反应试纸的无试剂白色校正色块的三基色数值(S31)：根据取样和量化后的第一彩色图像获取尿液反应试纸上的无试剂白色校正色块的三基色数值。

尿液反应试纸的无试剂白色校正色块的三基色数值归一化(S32)：以尿液反应试纸上的各试剂色块的三基色数值为基准，分别对无试剂白色校正色块的三基色数值进行归一化。

获取尿液反应试纸的试剂色块的三基色的分量值(S33)：将归一化的无试剂白色校正色块的三基色数值与各试剂色块的三基色数值相乘，去除尿液自身颜色对尿液反应试纸上的各试剂色块的三基色数值的影响，得到尿液反应试纸上的各试剂色块的三基色的分量值。

读取尿液反应试纸上各试剂色块的三基色Ri、Gi、Bi数值（其中i表示不同的色块）。同时读取无试剂白色校正色块的三基色Rc、Gc、Bc数值，即为尿液自身的三基色数值。令rc= Rc/Ri、gc= Gc /Gi、bc= Bc/Bi，则rc、gc、bc值是尿液颜色相对于白色底板的归一化值，与光照环境、传感器响应及传感器白平衡等算法无关。将ri、gi、bi与rc、gc、bc相乘，利用rc、gc、bc值对ri、gi、bi进行校正，去除尿液自身颜色的影响。令归一化并校正后的颜色分量值X1=rcri，X2=gcgi，X3=bcbi。

具体地，质控品反应试纸颜色信息归一化(S5)包含以下步骤：

获取质控品反应试纸的试剂色块的三基色数值(S51)：对每个第二彩色图像进行取样和量化，获取每个质控品反应试纸上的各试剂色块的三基色数值。

获取质控品反应试纸的白色底板的三基色数值(S52)：根据每个取样和量化后的第二彩色图像，获取每个质控品反应试纸上的白色底板的三基色数值。

质控品反应试纸的试剂色块的三基色数值归一化(S53)：逐一以每个质控品反应试纸上的白色底板的三基色数值为基准，对每个质控品反应试纸上的各试剂色块的三基色数值进行归一化。

若干质控品反应试纸与k浓度尿液质控品反应后，获得各质控品反应试纸的第二彩色图像，读取各第二彩色图像中尿检试纸的白色底板各颜色数值RWk、GWk、BWk以及质控品反应试纸色块的各颜色数值Rjk、Gjk、Bjk，其中，j表示第j项色块，k表示第j项色块的k级浓度。令rjk=Rjk/ RWk、gjk=Gjk/ GWk、bjk=Bjk/ BWk,则质控品反应试纸色块在K浓度下的颜色是相对于白色底板的归一化值，去除光照环境、传感器响应及传感器白平衡的影响。将归一化的各浓度的质控品反应试纸色块的颜色数值进行存储，建立质控品反应试纸颜色数据库。

具体地，校正尿液质控品颜色影响(S6)包含以下步骤：

获取质控品反应试纸的无试剂白色校正色块的三基色数值(S61)：根据每个取样和量化后的第二彩色图像得到每个质控品反应试纸上的无试剂白色校正色块的三基色数值。

质控品反应试纸的无试剂白色校正色块的三基色数值归一化(S62)：逐一以每个质控品反应试纸上的各试剂色块的三基色数值为基准，对每个质控品反应试纸上的无试剂白色校正色块的三基色数值进行归一化。

获取质控品反应试纸的试剂色块的三基色的分量值(S63)：将归一化的无试剂白色校正色块的三基色数值与各试剂色块的三基色数值相乘，去除尿液质控品颜色对质控品反应试纸上的各试剂色块的三基色数值的影响，得到质控品反应试纸上的各试剂色块的三基色的分量值。

读取各第二彩色图像中无试剂白色校正色块的各颜色数值RUk、GUk、BUk，即读取尿液质控品自身颜色的数值。令rck=RUk/ RWk、gck=GUk/ GWk、bck=BUk/ BWk, 则rjk、gjk、bjk值是k浓度尿液质控品相对于白色底板的归一化的颜色值，与光照环境、传感器响应及传感器白平衡等算法无关。将rck、gck、bck与rjk、gjk、bjk相乘，利用rck、gck、bck值对rjk、gjk、bjk进行校正，去除尿液自身颜色的影响。令归一化并校正后的颜色分量值Y1k=rckrjk，Y2k=gck gjk，Y3k=bckbjk。

具体地，检测相关性，确定浓度(S7)包含以下步骤：

检测尿液被测试项目相关性(S71)：将尿液反应试纸上的任意一色块的三基色的分量值逐一与每个质控品反应试纸上相同项目色块的三基色的分量值进行相关性检测。

确定尿液被测试项目浓度(S72)：比较并确定各相关性检测值中的最大值，最大的相关性检测值对应的尿液质控品浓度即为尿液中被测试项目的浓度。

将任一经过归一化并校正后的尿液反应试纸色块的颜色分量值Xi（i=1,2,3）,与经过归一化并校正后的质控品反应试纸同项目色块的值颜色分量值 Yik（i=1,2,3）进行相关性检验：

比较Rk（k=1,2，…n，n为自然数，即待检项目浓度分为n级），寻找使Rk值最大时的k值，则尿液中被测试项目的浓度为k。

实施例2：

如图1所示，一种尿检试纸彩色成像相关性检测系统，包括：

第一彩色图像接收模块1，用于接收与尿液反应后的尿液反应试纸的第一彩色图像。

尿液反应试纸颜色信息归一化模块2，用于根据第一彩色图像获取尿液反应试纸的各试剂色块、无试剂白色校正色块、白色底板的颜色信息；并以尿液反应试纸的白色底板的颜色信息为基准，对尿液反应试纸的各试剂色块的颜色信息进行归一化。

尿液影响校正模块3，用于以尿液反应试纸的无试剂白色校正色块的颜色信息为基准，校正尿液颜色对尿液反应试纸的各试剂色块的颜色信息归一化值的影响。

第二彩色图像接收模块4，用于接收反应后的每个质控品反应试纸的第二彩色图像。

质控品反应试纸颜色信息归一化模块5，用于根据每个第二彩色图像获取每个质控品反应试纸的各试剂色块、无试剂白色校正色块、白色底板的颜色信息；并以质控品反应试纸的白色底板的颜色信息为基准，对每个质控品反应试纸的各试剂色块的颜色信息进行归一化。

尿液质控品颜色影响校正模块6，用于以质控品反应试纸的无试剂白色校正色块的颜色信息为基准，校正每个尿液质控品颜色对质控品反应试纸的各试剂色块的颜色信息归一化值的影响。

相关性检测模块7，用于检测校正后的尿液反应试纸与每个二尿检试纸的颜色信息归一化值的相关性，确定尿液中被测项目的浓度。

本发明使用的尿检试纸的底板为白色，并且在尿检试纸上增加一个无试剂白色校正色块。利用白色底板及无试剂白色校正色块作为漫反射白板。获取白色底板、无试剂校正白色块以及尿液质控品各浓度反应试纸的颜色信息；以白色底板颜色信息为基准对反应试纸的颜色信息进行归一化，扣除了光照环境、传感器响应及传感器图像算法带来的影响。并且以无试剂校正白色块的颜色信息为基准，去除尿液颜色对检测的影响。良好的照度有利于获得高信噪比的图像，减少尿液反应试纸图像接收模块1和质控品反应试纸图像接收模块4中颜色失真。尿液反应试纸与质控品反应试纸分别为同一种尿检试纸与尿液、尿液质控品反应后的试纸。

具体地，尿液反应试纸颜色信息归一化模块2包含：

尿液反应试纸试剂色块三基色数值获取单元，用于对第一彩色图像进行取样和量化，获取尿液反应试纸上的各试剂色块的三基色数值。

尿液反应试纸白色底板三基色数值获取单元，用于根据取样和量化后的第一彩色图像获取尿液反应试纸上的白色底板的三基色数值。

尿液反应试纸试剂色块三基色数值归一化单元，用于以尿液反应试纸上的白色底板的三基色数值为基准，分别对尿液反应试纸上的各试剂色块的三基色数值进行归一化。

对第一彩色图像进行取样和量化，获取尿液反应试纸上各试剂色块及白色底板的三基色数值。图像在空间上的离散化称为取样，即使空间上连续变化的图像离散化，也就是用空间上部分点的灰度值来表示图像，这些点称为样点（或像素、像元、样本）。对样点灰度级值的离散化过程称为量化，也就是对每个样点值数字化，使其和有限个可能电平数中的一个对应，即使图像的灰度级值离散化。在不同的光照环境以及采用的传感器响应的差别，相同尿检试纸的彩色图像的颜色信息存在差异；相同的传感器，采用不同的白平衡算法所得的尿检试纸色块图像的颜色信息也不同。采用白色底板定标的方法对颜色信息进行归一化处理。利用获得的第一彩色图像，读取尿液反应试纸上各试剂色块的红、绿、蓝三基色Ri、Gi、Bi数值（其中i表示不同的色块）。同时读取白色底板三基色R0、G0、B0数值。令ri=Ri/R0、gi=Gi/ G0、bi=Bi/ B0，则ri、gi、bi值始终是相对于白色底板的归一化值，消除了光照环境、传感器响应及传感器白平衡等算法的影响。

具体地，尿液影响校正模块3包含：

尿液反应试纸无试剂白色校正色块三基色数值获取单元，用于根据取样和量化后的第一彩色图像获取尿液反应试纸上的无试剂白色校正色块的三基色数值。

尿液反应试纸无试剂白色校正色块三基色数值归一化单元，用于以尿液反应试纸上的各试剂色块的三基色数值为基准，分别对无试剂白色校正色块的三基色数值进行归一化。

尿液反应试纸试剂色块三基色分量值获取单元，用于将归一化的无试剂白色校正色块的三基色数值与各试剂色块的三基色数值相乘，去除尿液自身颜色对尿液反应试纸上的各试剂色块的三基色数值的影响，得到尿液反应试纸上的各试剂色块的三基色的分量值。

读取尿液反应试纸上各试剂色块的三基色Ri、Gi、Bi数值（其中i表示不同的色块）。同时读取无试剂白色校正色块的三基色Rc、Gc、Bc数值，即为尿液自身的三基色数值。令rc= Rc/Ri、gc= Gc /Gi、bc= Bc/Bi，则rc、gc、bc值是尿液颜色相对于白色底板的归一化值，与光照环境、传感器响应及传感器白平衡等算法无关。将ri、gi、bi与rc、gc、bc相乘，利用rc、gc、bc值对ri、gi、bi进行校正，去除尿液自身颜色的影响。令归一化并校正后的颜色分量值X1=rcri，X2=gcgi，X3=bcbi。

具体地，质控品反应试纸颜色信息归一化模块5包含：

质控品反应试纸试剂色块三基色数值获取单元，用于对每个第二彩色图像进行取样和量化，获取每个质控品反应试纸上的各试剂色块的三基色数值。

质控品反应试纸白色底板三基色数值获取单元，用于根据每个取样和量化后的第二彩色图像，获取每个质控品反应试纸上的白色底板的三基色数值。

质控品反应试纸试剂色块三基色数值归一化单元，用于逐一以每个质控品反应试纸上的白色底板的三基色数值为基准，对每个质控品反应试纸上的各试剂色块的三基色数值进行归一化。

若干质控品反应试纸与k浓度尿液质控品反应后，获得各质控品反应试纸的第二彩色图像，读取各第二彩色图像中尿检试纸的白色底板各颜色数值RWk、GWk、BWk以及质控品反应试纸色块的各颜色数值Rjk、Gjk、Bjk，其中，j表示第j项色块，k表示第j项色块的k级浓度。令rjk=Rjk/ RWk、gjk=Gjk/ GWk、bjk=Bjk/ BWk,则质控品反应试纸色块在K浓度下的颜色是相对于白色底板的归一化值，去除光照环境、传感器响应及传感器白平衡的影响。将归一化的各浓度的质控品反应试纸色块的颜色数值进行存储，建立质控品反应试纸颜色数据库。

具体地，尿液质控品颜色影响校正模块6包含：

质控品反应试纸无试剂白色校正色块三基色数值获取单元，用于根据每个取样和量化后的第二彩色图像得到每个质控品反应试纸上的无试剂白色校正色块的三基色数值。

质控品反应试纸无试剂白色校正色块三基色数值归一化单元，用于逐一以每个质控品反应试纸上的各试剂色块的三基色数值为基准，对每个质控品反应试纸上的无试剂白色校正色块的三基色数值进行归一化。

质控品反应试纸试剂色块三基色分量值获取单元，用于将归一化的无试剂白色校正色块的三基色数值与各试剂色块的三基色数值相乘，去除尿液质控品颜色对质控品反应试纸上的各试剂色块的三基色数值的影响，得到质控品反应试纸上的各试剂色块的三基色的分量值。

读取各第二彩色图像中无试剂白色校正色块的各颜色数值RUk、GUk、BUk，即读取尿液质控品自身颜色的数值。令rck=RUk/ RWk、gck=GUk/ GWk、bck=BUk/ BWk, 则rjk、gjk、bjk值是k浓度尿液质控品相对于白色底板的归一化的颜色值，与光照环境、传感器响应及传感器白平衡等算法无关。将rck、gck、bck与rjk、gjk、bjk相乘，利用rck、gck、bck值对rjk、gjk、bjk进行校正，去除尿液自身颜色的影响。令归一化并校正后的颜色分量值Y1k=rckrjk，Y2k=gck gjk，Y3k=bckbjk。

具体地，相关性检测模块7包含：

尿液被测试项目相关性检测单元，用于将尿液反应试纸上的任意一色块的三基色的分量值逐一与每个质控品反应试纸上相同项目色块的三基色的分量值进行相关性检测。

尿液被测试项目浓度确定单元，用于比较并确定各相关性检测值中的最大值，最大的相关性检测值对应的尿液质控品浓度即为尿液中被测试项目的浓度。

将任一经过归一化并校正后的尿液反应试纸色块的颜色分量值Xi（i=1,2,3）,与经过归一化并校正后的质控品反应试纸同项目色块的值颜色分量值 Yik（i=1,2,3）进行相关性检验：

比较Rk（（k=1,2，…n，n为自然数，即待检项目浓度分为n级），寻找使Rk值最大时的k值，则尿液中被测试项目的浓度为k。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的基本构思的前提下直接导出或联想到的其它改进和变化均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种尿检试纸彩色成像相关性检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

接收第一彩色图像(S1)：接收与尿液反应后的尿液反应试纸的第一彩色图像；

尿液反应试纸颜色信息归一化(S2)：根据第一彩色图像获取尿液反应试纸的各试剂色块、无试剂白色校正色块、白色底板的颜色信息；并以尿液反应试纸的白色底板的颜色信息为基准，对尿液反应试纸的各试剂色块的颜色信息进行归一化；

校正尿液影响(S3)：以尿液反应试纸的无试剂白色校正色块的颜色信息为基准，校正尿液颜色对尿液反应试纸的各试剂色块的颜色信息归一化值的影响；

接收第二彩色图像(S4)：采用若干个尿检试纸与若干个浓度级的尿液质控品一一反应；接收反应后的每个质控品反应试纸的第二彩色图像；

质控品反应试纸颜色信息归一化(S5)：根据每个第二彩色图像获取每个质控品反应试纸的各试剂色块、无试剂白色校正色块、白色底板的颜色信息；并以质控品反应试纸的白色底板的颜色信息为基准，对每个质控品反应试纸的各试剂色块的颜色信息进行归一化；

校正尿液质控品颜色影响(S6)：以质控品反应试纸的无试剂白色校正色块的颜色信息为基准，校正每个尿液质控品颜色对质控品反应试纸的各试剂色块的颜色信息归一化值的影响；

检测相关性，确定浓度(S7)：检测校正后的尿液反应试纸与每个二尿检试纸的颜色信息归一化值的相关性，确定尿液中被测项目的浓度。

2.根据权利要求1所述的尿检试纸彩色成像相关性检测方法，其特征在于：

所述尿液反应试纸颜色信息归一化(S2)包含以下步骤：

获取尿液反应试纸的试剂色块的三基色数值(S21)：对第一彩色图像进行取样和量化，获取尿液反应试纸上的各试剂色块的三基色数值；

获取尿液反应试纸的白色底板的三基色数值(S22)：根据取样和量化后的第一彩色图像获取尿液反应试纸上的白色底板的三基色数值；

尿液反应试纸的试剂色块的三基色数值归一化(S23)：以尿液反应试纸上的白色底板的三基色数值为基准，分别对尿液反应试纸上的各试剂色块的三基色数值进行归一化。

3.根据权利要求2所述的尿检试纸彩色成像相关性检测方法，其特征在于：

所述校正尿液影响(S3)包含以下步骤：

获取尿液反应试纸的无试剂白色校正色块的三基色数值(S31)：根据取样和量化后的第一彩色图像获取尿液反应试纸上的无试剂白色校正色块的三基色数值；

尿液反应试纸的无试剂白色校正色块的三基色数值归一化(S32)：以尿液反应试纸上的各试剂色块的三基色数值为基准，分别对无试剂白色校正色块的三基色数值进行归一化；

获取尿液反应试纸的试剂色块的三基色的分量值(S33)：将归一化的无试剂白色校正色块的三基色数值与各试剂色块的三基色数值相乘，去除尿液自身颜色对尿液反应试纸上的各试剂色块的三基色数值的影响，得到尿液反应试纸上的各试剂色块的三基色的分量值。

4.根据权利要求1所述的尿检试纸彩色成像相关性检测方法，其特征在于：

所述质控品反应试纸颜色信息归一化(S5)包含以下步骤：

获取质控品反应试纸的试剂色块的三基色数值(S51)：对每个第二彩色图像进行取样和量化，获取每个质控品反应试纸上的各试剂色块的三基色数值；

获取质控品反应试纸的白色底板的三基色数值(S52)：根据每个取样和量化后的第二彩色图像，获取每个质控品反应试纸上的白色底板的三基色数值；

质控品反应试纸的试剂色块的三基色数值归一化(S53)：逐一以每个质控品反应试纸上的白色底板的三基色数值为基准，对每个质控品反应试纸上的各试剂色块的三基色数值进行归一化。

5.根据权利要求4所述的尿检试纸彩色成像相关性检测方法，其特征在于：

所述校正尿液质控品颜色影响(S6)包含以下步骤：

获取质控品反应试纸的无试剂白色校正色块的三基色数值(S61)：根据每个取样和量化后的第二彩色图像得到每个质控品反应试纸上的无试剂白色校正色块的三基色数值；

质控品反应试纸的无试剂白色校正色块的三基色数值归一化(S62)：逐一以每个质控品反应试纸上的各试剂色块的三基色数值为基准，对每个质控品反应试纸上的无试剂白色校正色块的三基色数值进行归一化；

获取质控品反应试纸的试剂色块的三基色的分量值(S63)：将归一化的无试剂白色校正色块的三基色数值与各试剂色块的三基色数值相乘，去除尿液质控品颜色对质控品反应试纸上的各试剂色块的三基色数值的影响，得到质控品反应试纸上的各试剂色块的三基色的分量值。

6.一种尿检试纸彩色成像相关性检测系统，其特征在于，包括：

第一彩色图像接收模块，用于接收与尿液反应后的尿液反应试纸的第一彩色图像；

尿液反应试纸颜色信息归一化模块，用于根据第一彩色图像获取尿液反应试纸的各试剂色块、无试剂白色校正色块、白色底板的颜色信息；并以尿液反应试纸的白色底板的颜色信息为基准，对尿液反应试纸的各试剂色块的颜色信息进行归一化；

尿液影响校正模块，用于以尿液反应试纸的无试剂白色校正色块的颜色信息为基准，校正尿液颜色对尿液反应试纸的各试剂色块的颜色信息归一化值的影响；

第二彩色图像接收模块，用于接收反应后的每个质控品反应试纸的第二彩色图像；

质控品反应试纸颜色信息归一化模块，用于根据每个第二彩色图像获取每个质控品反应试纸的各试剂色块、无试剂白色校正色块、白色底板的颜色信息；并以质控品反应试纸的白色底板的颜色信息为基准，对每个质控品反应试纸的各试剂色块的颜色信息进行归一化；

尿液质控品颜色影响校正模块，用于以质控品反应试纸的无试剂白色校正色块的颜色信息为基准，校正每个尿液质控品颜色对质控品反应试纸的各试剂色块的颜色信息归一化值的影响；

相关性检测模块，用于检测校正后的尿液反应试纸与每个二尿检试纸的颜色信息归一化值的相关性，确定尿液中被测项目的浓度。

7.根据权利要求6所述的尿检试纸彩色成像相关性检测系统，其特征在于：

所述尿液反应试纸颜色信息归一化模块包含：

尿液反应试纸试剂色块三基色数值获取单元，用于对第一彩色图像进行取样和量化，获取尿液反应试纸上的各试剂色块的三基色数值；

尿液反应试纸白色底板三基色数值获取单元，用于根据取样和量化后的第一彩色图像获取尿液反应试纸上的白色底板的三基色数值；

尿液反应试纸试剂色块三基色数值归一化单元，用于以尿液反应试纸上的白色底板的三基色数值为基准，分别对尿液反应试纸上的各试剂色块的三基色数值进行归一化。

8.根据权利要求7所述的尿检试纸彩色成像相关性检测系统，其特征在于：

所述尿液影响校正模块包含：

尿液反应试纸无试剂白色校正色块三基色数值获取单元，用于根据取样和量化后的第一彩色图像获取尿液反应试纸上的无试剂白色校正色块的三基色数值；

尿液反应试纸无试剂白色校正色块三基色数值归一化单元，用于以尿液反应试纸上的各试剂色块的三基色数值为基准，分别对无试剂白色校正色块的三基色数值进行归一化；

尿液反应试纸试剂色块三基色分量值获取单元，用于将归一化的无试剂白色校正色块的三基色数值与各试剂色块的三基色数值相乘，去除尿液自身颜色对尿液反应试纸上的各试剂色块的三基色数值的影响，得到尿液反应试纸上的各试剂色块的三基色的分量值。

9.根据权利要求6所述的尿检试纸彩色成像相关性检测系统，其特征在于：

所述质控品反应试纸颜色信息归一化模块包含：

质控品反应试纸试剂色块三基色数值获取单元，用于对每个第二彩色图像进行取样和量化，获取每个质控品反应试纸上的各试剂色块的三基色数值；

质控品反应试纸白色底板三基色数值获取单元，用于根据每个取样和量化后的第二彩色图像，获取每个质控品反应试纸上的白色底板的三基色数值；

质控品反应试纸试剂色块三基色数值归一化单元，用于逐一以每个质控品反应试纸上的白色底板的三基色数值为基准，对每个质控品反应试纸上的各试剂色块的三基色数值进行归一化。

10.根据权利要求9所述的尿检试纸彩色成像相关性检测系统，其特征在于：

所述尿液质控品颜色影响校正模块包含：

质控品反应试纸无试剂白色校正色块三基色数值获取单元，用于根据每个取样和量化后的第二彩色图像得到每个质控品反应试纸上的无试剂白色校正色块的三基色数值；

质控品反应试纸无试剂白色校正色块三基色数值归一化单元，用于逐一以每个质控品反应试纸上的各试剂色块的三基色数值为基准，对每个质控品反应试纸上的无试剂白色校正色块的三基色数值进行归一化；

质控品反应试纸试剂色块三基色分量值获取单元，用于将归一化的无试剂白色校正色块的三基色数值与各试剂色块的三基色数值相乘，去除尿液质控品颜色对质控品反应试纸上的各试剂色块的三基色数值的影响，得到质控品反应试纸上的各试剂色块的三基色的分量值。